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中铁建设集团华东分公司 江苏 昆山 215332

1 工程概况

上海市奉贤区南桥镇D-01-13区域地块项目标段一总建筑面积约120 504.96 m2，其中地上82 109.76 m2、地下38 395.2 m2。1#、3#、4#、7#楼地上20层，2#楼地上18层，5#楼地上14层，13#、15#、16#、18#、19#、21#、23#楼均为地上3层叠墅，49#、50#、51#楼均为地上1层，48#楼地上3层。

本工程采用装配式建筑，工程预制板包括预制外墙板、预制内墙板、预制叠合板、预制阳台板、预制楼梯等类型，部分类型又有多种型号，最重构件为6 t。

2 群塔吊布置特点

1）工程分为高层及多层建筑，且采用装配式结构，构件质量较大，塔吊多采用TC7035B型塔吊以满足吊装要求，共布置8台（图1）。

2）楼间距较密，塔吊起重臂多交叉，材料加工区堆放区在塔吊覆盖半径内。

3）工期较紧，整个作业面将全部开展施工，作业面大，施工队伍多。

4）单体较多，塔吊司机作业盲区大。

5）结构工期从4月至次年1月，包含冬季、雨季、台风等季节、天气施工。

3 群塔机作业难点分析

群塔机作业全过程中影响安全的因素主要有群塔机自身、安全管理、人员管理、气候等4方面（表1）。

图1 塔吊平面布置

表1 群塔危险因素

1）人为因素可以通过加强作业人员的培训，合理地安排季节性施工措施，加强现场安全监督管理等手段进行有效的预防。

2）非人为因素则需提前做好规划完善群塔的布置及结合各栋楼的节点工期，具体规划群塔机布置、安全高度的保持，以及随着各号楼的施工速度不同，群塔安全高度随之做相对应的调整，保证相互之间的合理高差等工作。

4 群塔吊BIM布置解决办法

4.1 布置原则

1）根据施工现场环境以及工程范围，群塔布置尽可能覆盖整个施工场地以及各种材料堆场，且满足施工所需吊次、吊重（传统平面布置可以满足）。

2）满足施工的同时考虑塔吊安拆的最方便因素。

3）群塔塔臂相互之间的交叉作业范围最小，保证安全高度距离，控制塔吊与建筑面的距离。

4.2 应用BIM进行塔吊布置的优势

传统的平面塔吊布置无法满足对于塔吊安全距离、起重臂交叉安全高度、随进度塔吊顶升后安全距离的控制。故采用BIM系统对群塔进行平面布置，应用BIM软件中的碰撞检测功能进行安全高度碰撞检测、平面检测，随工程进度进行碰撞检测，得出塔吊顶升计划，通过材料明细表浏览塔吊具体参数[1-2]。

4.3 塔吊布置的确定

根据现场各楼栋模型进行群塔初步布置，满足平面布置要求，尽量覆盖工地范围以及各种材料堆场，方便安拆，交叉作业范围小。

号楼结构模型建立较精细，以用作如场布漫游、工程量初步提取、模板工程、脚手架工程等BIM方面的应用（图2）。

图2 群塔三维初步布置

考虑碰撞需要检测的构件数量，如果直接采用结构模型与塔吊碰撞检测，需要花费大量时间以及对硬件要求相对较高，故专门对与群塔相关的构件进行优化、简化，以提高软件运行检测效率，并将楼栋全部简化成单层结构面（包含外架范围）的族（本文采用结构板族制作单层结构面＋外架范围，图3），用于与塔吊碰撞检测。

塔吊族优化添加上下安全高度参数、索具＋材料＋安全高度距离屋面参数（本文修改的塔吊参数采用在塔臂上下添加可变参数族，附加透明材质的模型，在保证能够完成调整安全高度保证碰撞的情况下，兼美观作用，图4）。

图3 群塔Revit模型轻量化布置

图4 塔吊族添加碰撞参数示意

利用Revit或Navisworks关于管综排布的碰撞检查功能，检测塔吊与塔吊、塔吊与结构的距离。检测完毕调整不符合安全要求布置后，根据节点形象进度碰撞检测塔吊与结构间的关系，得出塔吊顶升计划。

群塔布置定位后可由Revit材料明细表提取塔吊标高、标准节具体数量（族参数）以确定塔吊顶升计划及相关参数。

5 群塔吊BIM管控技术实施要点

5.1 模型建立

随着BIM技术的发展，国内外出现越来越多的BIM软件，所涵盖的功能各有千秋，往往一个工程所需使用的软件较多，构建的主体模型需要考虑到一模多用，因此在建立群塔BIM模型过程中，首先需要构建BIM技术框架，采用Revit软件建模，可以导出、导入IFC文件与Navisworks、广联达BIM5D等BIM软件实现数据互交。依据构建的建筑信息模型进行项目工程动态的全方面的管理。

5.2 模型优化

由于当前主流BIM软件多数存在文件较大，运行速度、数据分析依赖硬件配置等问题，故对于某些特定的分析，针对主要的参数，优化模型，以减少数据分析对硬件的依赖，提高数据分析的效率。本工程群塔吊碰撞所需要的数据主要为塔吊的高度、臂长、交叉作业的安全高度及结构层高、屋面高度、外架范围等参数，因此在优化模型时，可删除不需要的信息，减少数据处理量，以提高分析速度。

5.3 数据分析，建立动态分析系统

在建筑施工前，可应用BIM软件对重大高危施工方案进行施工模拟。本工程为装配式建筑，塔吊起重量较大、布置密集，工程开工前需精心策划，并辅以BIM软件进行施工模拟，确定各塔吊的位置以及顶升时间等参数，确保在无人为因素影响的情况下群塔吊能够有效、安全地进行施工。

6 结语

通过本工程关于BIM 技术在群塔吊控制中的探索，成功地将信息化可视模拟技术引入到群塔吊作业这一动态复杂的综合管理领域，为日后同类工程提供了一套切实可行的技术借鉴和策划指导。

BIM应用已成一种趋势，然而很多工程依旧停留在为了应用BIM而用BIM，多数停留在一些展示层面上。本文通过BIM对工程常见问题进行解决应用，对比常规办法，采用BIM有明显的优势。为解决问题而使用BIM，使得BIM在常规工程中的应用不局限于展示层面，而是能实际指导工程施工。BIM在工程中的应用点可以从局部的小问题入手，研究BIM对于此类问题的解决办法以及对比常规办法的优缺点。